Чим відрізняються атомна, ядерна та воднева бомби

Для точної відповіді на питання доведеться серйозно заглибитися в таку галузь людського знання, як ядерна фізика - і розібратися з ядерно / термоядерними реакціями.

ізотопи

З курсу загальної хімії ми пам`ятаємо, що матерія навколо складається з атомів різних «сортів», причому їх «сортність» визначає, як саме вони будуть вести себе в хімреакцій. Фізика додає, що відбувається це через тонкої будови атомного ядра: всередині ядра знаходяться протони і нейтрони, його формують - а навколо по «орбітах» безупинно «носяться» електрони. Протони забезпечують позитивний заряд ядра, а електрони - негативний, його компенсуючий, через що атом зазвичай електронейтрален.

ядро Урана

З хімічної точки зору «функція» нейтронів зводиться до того, щоб «розбавити» однаковість ядер одного «сорти» ядрами з кілька различающейся масою, оскільки на хімічні властивості вплине лише заряд ядра (через число електронів, за рахунок яких атом може утворювати хімсвязі з іншими атомами). З точки ж зору фізики нейтрони (як і протони) беруть участь у збереженні атомних ядер за рахунок спеціальних і дуже потужних ядерних сил - в іншому б випадку ядро атома миттєво розлетілося б через кулонівського відштовхування однойменно заряджених протонів. Саме нейтрони дозволяють існувати ізотопів: ядер з однаковими зарядами (тобто ідентичними хімсвойствамі), але при цьому відмінним по масі.

Важливо, що створювати ядра з протонів / нейтронів довільним чином не можна: є їх «магічні» комбінації (насправді магії тут немає ніякої, просто фізики домовилися так називати особливо енергетично вигідні ансамблі з нейтронів / протонів), які неймовірно стабільні - але «відходячи »від них все далі можна отримати радіоактивні ядра, які« розвалюються »самі собою (чим далі вони відстоять від« магічних »комбінацій - тим їх розпад найімовірніше з часом).

нуклеосинтез

Трохи вище з`ясувалося, що відповідно до певним правилам можна «конструювати» атомні ядра, створюючи з протонів / нейтронів все більш важкі. Тонкість же в тому, що процес цей енергетично вигідний (тобто протікає з виділенням енергії) лише до певної межі, після чого на створення все більш важких ядер потрібно витратити більше енергії ніж виділяється при їх синтезі, а самі вони стає вельми нестійкими. У природі цей процес (нуклеосинтез) йде в зірках, де жахливі тиску і температури «утрамбовують» ядра так щільно, що деяка їх частина зливається, утворюючи більш важкі і виділяючи енергію, за рахунок якої зірка світить.

Умовна «межа ефективності» проходить по синтезу ядер заліза: синтез більш важких ядер енерговитрат і залізо в результаті «вбиває» зірку, а більш важкі ядра утворюється або в невеликій кількості через захоплення протонів / нейтронів, або масово в момент загибелі зірки у вигляді катастрофічною спалаху наднової, коли потоки випромінювань досягають воістину жахливих величин (однієї світлової енергії в момент спалаху типова наднова виділяє стільки, скільки наше Сонце за приблизно мільярд років свого існування!)

Ядерні / термоядерні реакції

Отже, тепер вже можна дати необхідні визначення:

Термоядерна реакція (вона ж реакція синтезу або по-англійськи nuclear fusion) - такий вид ядерної реакції, де більш легкі ядра атомів за рахунок енергії їх кінетичного руху (тепла) зливаються в більш важкі.

термоядерна реакція

Ядерна реакція поділу (вона ж реакція розпаду або по-англійськи nuclear fission) - такий вид ядерної реакції, де ядра атомів спонтанно або під дією частки «зовні» розпадаються на осколки (зазвичай дві-три більш легкі частинки або ядра).

Ядерна реакція поділу

В принципі, в обох типах реакцій вивільняється енергія: в першому випадку через прямий енергетичної вигідності процесу, а в другому - вивільняється та енергія, яка під час «смерті» зірки витратилася на виникнення атомів важче заліза.

Сутнісне відміну ядерної та термоядерної бомб

Ядерної (атомної) бомбою прийнято називати такий пристрій вибухового типу, де основна частка енергії, що вивільняється при вибуху виділяється за рахунок ядерної реакції поділу, а водневої (термоядерної) - таке, де основна частка енергії проведена за допомогою реакції термоядерного синтезу. Бомба атомна - синонім бомби ядерної, бомба воднева - термоядерної.

Ядерна бомба

Строго кажучи, всі нині існуючі водневі бомби «попутно» є ядерними, оскільки «підпалює сірником» в них виступає «запальний» ядерний заряд, на коротку мить ініціює приблизно такі ж умови, як усередині зірки - щоб термоядерні реакції могли на цю мить «запуститися ». Воднева бомба має набагато більшу і руйнівну потужність, ніж ядерна бомба. Водневі бомби не стоять на озброєнні не в одній країні світу.